一种矿井顶板的异常监测方法及异常监测系统技术方案

本申请公开了一种矿井顶板的异常监测系统及异常监测方法，该系统基于瞬变电磁法实现对矿井顶板的含水异常的监测，具体地，发射模块设置于矿井下的巷道中，接收模块布置于矿井上地面，在监测过程中，发射机向发射线圈提供发射电流，以使发射线圈形成激发磁场，该激发磁场激发矿井下的介质产生纯二次场。接收线圈通过感应纯二次场，形成表征矿井顶板信息的感应电流，接收机根据感应电流计算介质的视电阻率值，并根据视电阻率值获得介质的视电阻率图像，以实现对矿井顶板的视电阻率图像的获取和监测，使得管理人员可以根据获得视电阻率图像分析矿井顶板的含水异常，解决了无法在工作面回采过程中对矿井顶板含水层、离层水进行探测、监测的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井顶板的异常监测方法及异常监测系统
本申请涉及矿产勘探
，更具体地说，涉及一种矿井顶板的异常监测方法及异常监测系统。
技术介绍
我国许多煤田水文地质条件非常复杂，绝大多数煤矿生产过程中都会受到多种水体的威胁，严重影响了矿井安全生产。目前针对工作面顶板水害探查，多在工作面开始回采前，利用矿井瞬变电磁法、音频电透视法等方法技术对工作面顶板含水层富水性进行探测，根据探测结果对富水异常区施工钻孔进行放水。但是，上述物探方法仅能够探测得到工作面回采前顶板含水层富水状态，而工作面回采过程中，含水层富水性受采动影响会发生变化，部分矿井还会形成离层水进而威胁工作面安全回采。工作面顶板水文地质条件会随工作面回采不断发生变化，并且工作面回采后，采空区顶板跨落，人员无法再次进入采空区进行探测，无法对工作面回采过程中，后方采空区顶板含水层、离层水进行实时探测、监测，无法完全满足目前矿井水害防治需求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请提供了一种矿井顶板的异常监测系统及异常监测方法，以解决无法在工作面回采过程中对矿井顶板含水层、离层水进行探测、监测的问题。为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：一种矿井顶板的异常监测系统，用于检测矿井顶板的含水异常，所述矿井顶板的异常监测系统包括：接收模块和发射模块；其中，所述发射模块布置于矿井下的巷道中，所述接收模块布置于矿井上地面；所述发射模块包括：发射机和发射线圈，所述发射线圈围绕工作面巷道设置，所述发射机，用于向所述发射线圈提供发射电流，以使所述发射线圈形成激发磁场，所述激发磁场激发矿井下的介质产生纯二次场；所述接收模块包括：接收线圈和接收机，所述接收线圈用于感应所述纯二次场，并产生感应电流，所述接收机，用于根据所述感应电流计算所述矿井下的介质的视电阻率值，并根据所述视电阻率值获得矿井下的介质的视电阻率图像。可选的，所述发射机和所述接收机具有晶振同步功能的瞬变电磁系统。可选的，所述接收机根据所述感应电流计算所述矿井下的介质的视电阻率值的过程具体包括：对所述感应电流进行去噪，根据晚期场公式，利用去噪后的感应电流计算所述矿井下的介质的视电阻率值。可选的，所述接收机根据所述视电阻率值获得矿井下的介质的视电阻率图像的过程具体包括：对计算获得的所述视电阻率值进行滤波和平滑处理；根据滤波和平滑处理后的视电阻率值，获得矿井下的介质的视电阻率图像。可选的，还包括数据处理模块，用于根据矿井下的介质的视电阻率图像，判断矿井顶板是否存在含水异常。可选的，所述数据处理模块根据矿井下的介质的视电阻率图像，判断矿井顶板是否存在含水异常的过程具体包括：在当所述矿井下的介质的视电阻率图像存在至少一个区域的视电阻率小于第一预设阈值时，判定视电阻率小于所述第一预设阈值的区域存在含水异常；或在当所述矿井下的介质的视电阻率图像存在至少一个区域的视电阻率相较于上一周期测量的该区域的视电阻率的变化大于预设比例时，判定视电阻率相较于上一周期测量的该区域的视电阻率的变化大于预设比例的区域存在含水异常。可选的，所述发射模块还包括：线圈保护装置和防爆外壳；其中，所述线圈保护装置用于保护所述发射线圈，所述防爆外壳用于保护所述发射机。一种矿井顶板的异常监测方法，基于上述任一项所述的矿井顶板的异常监测系统实现，所述矿井顶板的异常监测方法包括：将发射模块布置于矿井下的巷道中，将接收模块布置于矿井上地面；利用发射模块的发射机向发射线圈提供发射电流，以使所述发射线圈形成激发磁场，所述激发磁场激发矿井下的介质产生纯二次场；利用所述接收模块的接收线圈感应所述纯二次场，以产生感应电流；利用所述接收模块的接收机，根据所述感应电流计算所述矿井下的介质的视电阻率值，并根据所述视电阻率值获得矿井下的介质的视电阻率图像。可选的，还包括：根据矿井下的介质的视电阻率图像，判断矿井顶板是否存在含水异常。可选的，所述根据矿井下的介质的视电阻率图像，判断矿井顶板是否存在含水异常包括：在当所述矿井下的介质的视电阻率图像存在至少一个区域的视电阻率小于第一预设阈值时，判定视电阻率小于所述第一预设阈值的区域存在含水异常；或在当所述矿井下的介质的视电阻率图像存在至少一个区域的视电阻率相较于上一周期测量的该区域的视电阻率的变化大于预设比例时，判定视电阻率相较于上一周期测量的该区域的视电阻率的变化大于预设比例的区域存在含水异常。从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种矿井顶板的异常监测系统及异常监测方法，其中，所述矿井顶板的异常监测系统基于瞬变电磁法实现对矿井顶板的含水异常的监测，具体地，发射模块设置于矿井下的巷道中，接收模块布置于矿井上地面，在监测过程中，发射模块的发射机向发射线圈提供发射电流，以使发射线圈形成激发磁场，该激发磁场激发矿井下的介质产生纯二次场。接收模块的接收线圈通过感应所述纯二次场，形成表征矿井顶板信息的感应电流，接收机根据所述感应电流计算所述矿井下的介质的视电阻率值，并根据所述视电阻率值获得矿井下的介质的视电阻率图像，以实现对矿井顶板的视电阻率图像的获取和监测，使得管理人员可以根据获得视电阻率图像分析矿井顶板的含水异常，解决了无法在工作面回采过程中对矿井顶板含水层、离层水进行探测、监测的问题。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请的一个实施例提供的一种矿井顶板的异常监测系统的结构示意图；图2为本申请的一个实施例提供的一种矿井顶板的异常监测方法的流程示意图；图3为本申请的另一个实施例提供的一种矿井顶板的异常监测方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请实施例提供了一种矿井顶板的异常监测系统，如图1所示，用于检测矿井顶板的含水异常，所述矿井顶板的异常监测系统包括：接收模块10和发射模块20；其中，所述发射模块20布置于矿井下的巷道中，所述接收模块10布置于矿井上地面；所述发射模块20包括：发射机21和发射线圈22，所述发射线圈22围绕工作面巷道设置，所述发射机21，用于向所述发射线圈22提供发射电流，以使所述发射线圈22形成激发磁场，所述激发磁场激发矿井下的介质产生纯二次场；所述接收模块10包括：接收线圈12和接收机11，所述接收线圈12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿井顶板的异常监测系统，其特征在于，用于检测矿井顶板的含水异常，所述矿井顶板的异常监测系统包括：接收模块和发射模块；其中，/n所述发射模块布置于矿井下的巷道中，所述接收模块布置于矿井上地面；/n所述发射模块包括：发射机和发射线圈，所述发射线圈围绕工作面巷道设置，所述发射机，用于向所述发射线圈提供发射电流，以使所述发射线圈形成激发磁场，所述激发磁场激发矿井下的介质产生纯二次场；/n所述接收模块包括：接收线圈和接收机，所述接收线圈用于感应所述纯二次场，并产生感应电流，所述接收机，用于根据所述感应电流计算所述矿井下的介质的视电阻率值，并根据所述视电阻率值获得矿井下的介质的视电阻率图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿井顶板的异常监测系统，其特征在于，用于检测矿井顶板的含水异常，所述矿井顶板的异常监测系统包括：接收模块和发射模块；其中，
所述发射模块布置于矿井下的巷道中，所述接收模块布置于矿井上地面；
所述发射模块包括：发射机和发射线圈，所述发射线圈围绕工作面巷道设置，所述发射机，用于向所述发射线圈提供发射电流，以使所述发射线圈形成激发磁场，所述激发磁场激发矿井下的介质产生纯二次场；
所述接收模块包括：接收线圈和接收机，所述接收线圈用于感应所述纯二次场，并产生感应电流，所述接收机，用于根据所述感应电流计算所述矿井下的介质的视电阻率值，并根据所述视电阻率值获得矿井下的介质的视电阻率图像。


2.根据权利要求1所述的矿井顶板的异常监测系统，其特征在于，所述发射机和所述接收机具有晶振同步功能的瞬变电磁系统。


3.根据权利要求1所述的矿井顶板的异常监测系统，其特征在于，所述接收机根据所述感应电流计算所述矿井下的介质的视电阻率值的过程具体包括：
对所述感应电流进行去噪，根据晚期场公式，利用去噪后的感应电流计算所述矿井下的介质的视电阻率值。


4.根据权利要求1所述的矿井顶板的异常监测系统，其特征在于，所述接收机根据所述视电阻率值获得矿井下的介质的视电阻率图像的过程具体包括：
对计算获得的所述视电阻率值进行滤波和平滑处理；
根据滤波和平滑处理后的视电阻率值，获得矿井下的介质的视电阻率图像。


5.根据权利要求1所述的矿井顶板的异常监测系统，其特征在于，还包括数据处理模块，用于根据矿井下的介质的视电阻率图像，判断矿井顶板是否存在含水异常。


6.根据权利要求5所述的矿井顶板的异常监测系统，其特征在于，所述数据处理模块根据矿井下的介质的视电阻率图像，判断矿井顶板是否存在含水异常的过程具体包括：
在当所述矿井下的介质的视电阻率图像存在至少一个区域的视电阻率...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢涛，牛云飞，孙文斌，杜雯莉，李长江，
申请(专利权)人：兖矿集团有限公司，北京探创资源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37